全球有超过2亿人患有骨质疏松症，这是一种系统性的骨代谢紊乱，以骨丢失、骨微结构的改变和脆性骨折为特征【1, 2】。骨质疏松性骨缺损是指骨质疏松症患者骨结构完整性的破坏，通常由创伤、手术切除肿瘤或感染引起【3】。在临床实践中，自体骨仍然是治疗骨缺损的金标准【4】。然而，这种治疗方式的疗效受到可能表现在供体部位的潜在并发症和资源可用性有限的限制【5】。这些临床需求促使骨组织再生替代策略的发展【3, 5】。
考虑到这些临床需求，空军军医大学的魏飞龙等人开发了一种仿生水凝胶以促进骨质疏松性骨缺损的修复。于近期在Science Advances上以长文（Research Article）形式在线发表了题为Stem cell–homing biomimetic hydrogel promotes the repair of osteoporotic bone defects through osteogenic and angiogenic coupling的最新研究成果。
首先，魏飞龙等研究者发现骨质疏松大鼠来源的骨髓间充质干细胞（BMSCs）表现出成脂分化增强和衰老表型以及成骨能力减弱的特性。良好的血管状况和新生血管的生成可以为骨形成和骨折愈合提供充足的营养【6】。作为内源性气体信号分子的一氧化氮（NO），控制着许多生理功能【7-9】。NO可通过调节血管干/祖细胞促进生物混合血管移植物的再生并防止钙化【10】。而且BMSCs中的NO/cGMP 信号通路可以被NO激活进而促进成骨【6】。然而外源性NO很难在损伤部位长时间驻留，因此本研究利用MSNs来负载s-亚硝基谷胱甘肽（GSNO），促进内源性NO的产生。为使MSNs具有靶向性，本研究利用仿生学策略在其表面覆盖细胞膜。其次有研究表明细胞外基质对于骨缺损修复非常重要，因此本研究利用海藻酸钠（SA）合成了水凝胶，并在其中引入干细胞归巢肽（BMHP），促进干细胞向损伤部位迁移。该水凝胶作为GSNO 和 Ca2+ 的供体，可促进内源性释放NO，并激活 NO/ cGMP信号通路。NO/ cGMP通路的激活促进了成骨和血管生成的耦合。此外，该水凝胶可以通过促进 BMSCs 的旁分泌来进一步调节巨噬细胞极化。利用骨质疏松大鼠股骨远端缺损模型证明这种干细胞归巢仿生水凝胶可以有效促进骨和新生血管的形成，并具有免疫调节功能。这种仿生水凝胶有望作为一种微创但高效的方法，通过改善成骨微环境和促进干细胞归巢来加速骨质疏松性骨缺损的修复。
第一作者魏飞龙现为中国人民解放军中部战区总医院主治医师，中部战区总医院与空军军医大学神经生物学教研室联合培养博士后。共同第一作者为翟媛、王天夫和赵景玮。空军军医大学唐都医院周程沛教授为通讯作者，共同通讯作者为钱济先、郭征和高全有教授。
原文链接
https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adq6700
制版人：十一
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